小型四足机器人空载下平面步态规划

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四足机器人是近年来机器人领域的研究热点。四足机器人的稳定性是其性能的一个关键评判指标,而步态规划又是影响四足机器人稳定性的一项关键因素。本文以MIT Cheetah Mini小型四足机器人为研究对象,对电驱四足机器人运动学分析、步态规划以及足端轨迹等方面进行研究。分析四足机器人的机械结构并建立D-H坐标系,解算出四足机器人右后腿的正逆运动学方程,并利用Matlab机器人工具箱校验了解算结果的正确性,在此基础上建立了仿真模型、搭建了Matlab和V-REP联合的仿真平台。概述了步态规划的基本概念和几种典型的步态,并根据步态的分类,将研究重点放在典型步态中的Walk(行走)步态和Trot(对角小跑)步态上。为了控制四足机器人按照规划路径运动,求出了机器人机身质心的计算公式;并根据减少足端冲击的理论,采用了贝塞尔曲线求出了相应的足端轨迹曲线;通过Matlab和V-REP分别对Walk(行走)步态的和Trot(对角小跑)的正向直行、横向直行和斜向直行进行了联合仿真,仿真结果表明,小型四足机器人可以较好地完成Walk(行走)和Trot(对角小跑)步态的运动。最后针对Trot步态的正向直行的偏航角出现的偏差问题,采用了一种减小偏航角偏差的方法,并在仿真平台上验证了该方法的有效性。
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